冷原子干涉测量传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种冷原子干涉测量传感器（１，１ａ，１ｂ），所述冷原子干涉测量传感器包括：原子源（１１）；能够产生第一拉曼双频激光束（４，４ａ，４ｂ）的双频激光器（２）；设置为反射所述第一拉曼双频激光束以生成第二拉曼双频激光束（１２）的反射器（７，１３），所述第一激光束和第二激光束沿不同方向传播，以由从所述原子源获得的冷原子发射获得原子干涉条纹；其特征在于，所述反射器（７，１３）被进一步设置为使第一光束（４）能够在所述反射器表面（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，１４）多重反射，使得所述第一光束和其多重反射束可以捕获由所述原子源发出的原子，从而获得冷原子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及冷原子干涉测量传感器。
技术介绍
在申请US 5，274，232中具体描述了利用受激拉曼跃迁的此类冷原子干涉测量传 感器的工作原理。已知这些冷原子干涉测量传感器具有高灵敏度。在所述传感器中，为了由冷却原子源的发射中获得原子干涉条纹，必要的是获得 沿不同方向传播且频率不同的两条激光束。为了获得拉曼脉冲必需的这两条激光束，可以使用两个不同的激光源(如反向传 播型)，或者可以使用生成第一双频激光束的单一源和设置为反射所述激光束以生成第二 双频激光束的反射器。使用了单一激光源和反射器以生成两条拉曼脉冲激光束的上述第二类传感 器因为减小了这两条拉曼光束之间的相对偏差而具有性能良好的优点。例如，在申请 FR-A-2848296中描述了使用反射器以生成所述第二拉曼双频光束的此类干涉测量传感器。为了改善干涉测量传感器提供的测量稳定性，必要的是通过冷却原子降低原子源 在速度上的分散度，以获得冷原子。为了达成这点，采用了捕获单元，该捕获单元设置为捕 获由原子源发出的原子以获得冷原子。本专利技术更具体地涉及这样一种冷原子干涉测量传感器，所述冷原子干涉测量传感 器包括原子源；能够产生第一拉曼双频激光束的双频激光器；设置为反射所述第一拉曼双频激光束以生成第二拉曼双频激光束的反射器，所述 第一激光束和所述第二激光束沿不同方向传播，以由从原子源获得的冷原子发射获得原子 干涉条纹。该类冷原子干涉测量传感器例如记载于2004年Florence YVER LEDUC所著的 IS |ξ| ^J "Characterisation of a cold-atom inertial sensor" ^flliifei；, "Six-Axis Inertial Sensor Using Cold-Atom Interferometry", B. Canuel, F. Leduc, D. Holleville, A.Gauguet, J.Fils, A.Virdis, A.Clairon, N.Dimarcq, Ch.J.Borde, A. Landragin and P. Bouyer, Phys. Rev. Lett. 97,010402 (2006)中。在该文中，以及通常情况下，所述传感器包括设置为捕获由原子源发出的原子以 获得冷原子的捕获单元。还已知的是，这些捕获单元包括由沿空间三个方向反向传播的六 束激光组成的阱。因此，此类冷原子干涉测量传感器具有如下缺陷需要至少一个拉曼激光器用于 原子干涉测量和若干激光器用于实现原子的捕获以获得可提供良好干涉测量的冷原子。因此，现有技术中的冷原子干涉测量传感器复杂而庞大。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种或多种如上所述的冷原子干涉测量传感器，所述 传感器在实现令人满意的测量时，需要较少的激光器，以使体积更小。根据本专利技术，此问题得到解决将反射器不再仅用于起到生成第二拉曼光束的作 用，还用于形成捕获单元，这就使得通过第一拉曼光束在反射器表面上的多重反射可以获 得冷原子。更具体而言，上述问题通过以下事实得以解决还将反射器设置为使第一光束在 反射器表面上可以多重反射，使得该第一光束与其多重反射束可以捕获由原子源发出的原 子，以获得冷原子。因此，凭借本专利技术，在已知装置中构成捕获单元的反向传播的激光不再是必需的， 因为通过在反射器上的多重反射，第一激光束本身提供了捕获能力。因此，本专利技术的冷原子 干涉测量传感器仅需要一个激光源来同时进行通过拉曼跃迁的干涉测量，以及用以获得冷 原子的捕获。在用于获得冷原子的阱的领域中，已知有文献“Single-beam atom trap in a pyramidal and conical hollow mirror，，，de Lee Optics Letters, 1996 年 8 月，该文 教导了可以仅使用一个激光器通过反射器俘获和冷却原子。然而，该文献并不涉及冷原子 干涉测量传感器领域，特别是，该文献没有提及可将该文献中记载的形成特定原子阱的反 射器作为用于反射冷原子干涉测量传感器的拉曼光束的反射器使用。另一方面，根据本发 明，用于实现原子捕获和实现拉曼激光束反射的实际上是同一反射器。现将描述本专利技术的有利实施方式。首先描述上述反射器的有利特征。可将该反射器设置为使得第一光束和第一光束在反射器表面上的反射束构成捕 获原子用的反向传播光束对，以获得冷原子。在这种情况下，可将反射器设置为使得第一光 束和第一光束在反射器表面上的反射束构成三对反向传播光束。这一特征可以实现对原子 源发出的原子进行令人满意的捕获，以获得冷原子。反射器可以是凸面反射器，使得第一光束和第一光束在反射器上的反射束可以在 反射器的空间内捕获原子。反射器的这一特征使得可将第一光束的反射束导向反射器内 部，以确保良好的捕获。特别是，反射器可具有圆锥形或截头圆锥形的形状，使得第一光束和第一光束在 反射器上的反射束可以在反射器形成的空间内捕获原子。尤其是，反射器可为具有四方或截头棱锥形截面的棱锥形状，使得第一光束和第 一光束在反射器表面上的反射束构成三对反向传播光束，以在反射器形成的空间内捕获原 子。反射器的这种特定形状进而确保了良好的捕获。可将反射器设置为使得第二激光束沿与第一光束传播方向相反的方向传播，优选 可将反射器设置为使得第二光束具有与第一光束的偏振相同的偏振。这有助于原子干涉条 纹的获得。为了达成这点，反射器可具有截头圆锥或截头棱锥形状，并具有与第一光束方向 垂直的平坦表面，该平坦表面被处理为使得在该平坦表面上反射的光束具有与第一光束的 偏振相同的偏振。现描述本专利技术的传感器的其它有利特征。原子源可包含设置在反射器的一个平坦表面上的原子晶片，以产生磁场俘获的超 冷云。原子源的这个特征改善了对原子的俘获和冷却。该传感器还可包含设置为以磁光方式俘获冷原子的磁性单元，所述磁性单元相对 于反射器设置为使得冷原子被俘获在反射器空间内。还可将磁性单元设置为生成恒定磁场，以发射冷原子，从而获得原子干涉条纹。例如，用以获得原子干涉条纹的冷原子发射可以通过重力实现。通过以下方法中的至少一种方法可使原子源能够生成原子蒸气热脱附；光照；冷点温度控制。所述方法可实现令人满意的原子蒸气的生成。传感器优选包含真空室，反射器放置于真空室中，并且传感器还包含设置为使第 一激光束进入真空室的传导单元。在这种情况下，传导单元可包含对第一激光束透明的窗体。传感器还可包含设置为探测原子干涉条纹的探测单元。例如，这些探测单元包含设置为探测冷原子发出的共振荧光的光探测元件。本专利技术还涉及一种系统，所述系统包含前文所述的第一干涉测量传感器和前文所 述的第二干涉测量传感器，所述第一传感器包含第一拉曼双频激光器，所述第二传感器包 含第二拉曼双频激光器，由所述第一传感器的第一激光器生成的激光束的传播方向不同于所述第二传感 器的第二激光器生成的激光束的传播方向，所述系统还包含放置于所述第一激光器生成的 激光束与所述第二激光器生成的激光束的传播方向的交叉点的探测单元。该系统也可包含前文所述的第三干涉测量传感器，所述第三传感器包含第三拉曼 双频激光器，由第三传感器的第三激光器生成的激光束的传播方向不同于所述第一传感器 的第一激光器生成的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
冷原子干涉测量传感器（１，１ａ，１ｂ），所述冷原子干涉测量传感器包括：　　原子源（１１）；　　能够产生第一拉曼双频激光束（４，４ａ，４ｂ）的双频激光器（２）；　　设置为反射所述第一拉曼双频激光束以生成第二拉曼双频激光束（１２）的反射器（７，１３），所述第一激光束和所述第二激光束沿不同方向传播，以由从所述原子源获得的冷原子的发射获得原子干涉条纹，　　其特征在于，所述反射器（７，１３）还被设置为使第一光束（４）能够在所述反射器的表面（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，１４）多重反射，使得所述第一光束和其多重反射束能够捕获由所述原子源发出的原子，从而获得所述冷原子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普博耶，阿诺德兰德拉金，
申请(专利权)人：国立科学研究中心，巴黎奥贝斯维特瑞公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]